加工零件在整个行业都普遍存在。它们代表了一类精确的工程组件，这些组件是通过减法过程对严格公差进行的，并提供复杂的几何形状，可重复的精度和出色的表面饰面。本指南涵盖了加工零件和组件的基础知识：它们是什么，生产方式，优势和关键设计原则。您还将了解使用的材料及其应用。
加工零件和组件是通过从实心块或“工件”中去除多余的材料而产生的精确对象。切割机（例如车床，磨坊，钻头和路由器）将工件塑造成所需的形式和饰面。这些零件可以由金属，塑料或其他在切割过程中保持尺寸稳定性的材料制成。
加工可以通过两种主要方式进行：
大多数复杂或自定义的组件是在CNC机器上制作的，以最大程度的精度和可扩展性。尽管如此，手动加工仍然存在其位置 - 尤其是对于快速，一个零件，设置CNC程序将花费更长的时间，而不是简单地手工切割。
在某些情况下，加工被用作次要或整理过程。例如，最初可能会铸造，锻造或注入式零件，然后进行额外的加工以完善其特征，例如钻孔，挖掘的螺纹或铣削表面。这些通常被称为部分加工或已接通后的零件。
从简单的孔到复杂的内部几何形状，不同的加工技术塑造了加工部分的关键特征。以下是一些最广泛使用的加工方法：
CNC机加工零件在3D打印和注入模制组件上提供了多个关键优势。这些好处包括：
加工零件的主要优点之一是您不需要最小订单数量即可购买它们。您可以按需订购单个原型或少量的原型，而无需模制零件所需的昂贵，耗时的工具。这对于较小的公司特别有用，因为它可以减少库存和资本捆绑并支持定制的生产。
加工零件是原型的合适且负担得起的，因为它们避免了昂贵的工具和最低订单要求。编程和设置通常只需几天，因此团队可以快速迭代设计并评估每个版本在现实世界测试中的拟合和功能。 CNC加工的高精度和上表面表面饰面可确保原型与最终生产零件相似，即使对于复杂的几何或复杂的细节也是如此。
此外，加工支持各种材料 - 从铝和钢合金到工程塑料 - 开发人员可以在实际操作条件下测试多个选项，并在进行大规模制造之前确定最佳基板。
加工提供了无与伦比的设计自由，通过使用多轴切割工具来产生几乎任何形状 - 深袋，底切，锋利的角落和复杂的轮廓。您可以在单个设置中集成诸如线程，老板和键换之类的功能，而不是设计单独的插入物或以后添加它们。
相比之下，注射成型要求设计特许权（均匀的壁厚，草稿角度和一致的流动路径），以确保适当的模具填充和部分弹出。建造模具后，修改设计通常需要昂贵的工具更换甚至完整的模具重建。
即使是3D打印过程，通常被视为最好的打印过程之一制造过程在设计自由方面，有局限性。没有支撑结构，大多数加性方法（尤其是FDM和SLA）无法建立陡峭的悬垂。这些支持添加材料，增加打印时间，并且必须删除后印刷，通常会留下需要打磨或其他装饰的标记。大小的零件可能会随着层凉爽而弯曲，并且逐层构建会导致各向异性强度和在垂直表面上可见的“步进”。
加工零件是从固体坯料中切割的，该方坯保留了库存的全部强度和物质完整性。这使它们在结构上优于3D打印的零件，这可能会遭受层间弱点的困扰，并且可能需要更薄的墙壁才能进行流动考虑。
加工零件的生产速度要快得多，因为没有模具或特殊的工具要构建。一旦准备好了CAD型号，就可以生成一个CAM程序并直接发送到机器。现代CNC中心可以通过最少的监督全天候运行，从而可以在短短几天内制造零件。这种速度特别有益于快速原型制作，桥梁生产和紧急替代需求。
加工零件可以实现光滑，高质量的表面饰面，而无需流动线，闪光灯或经常在模制零件中看到的隔离线，或者是3D打印的层线。通过结合高轴速度，优化的进料速率和适当的冷却液，加工可以常规实现粗糙度值（RA）低于0.8µm，并具有精细的饰面，甚至降至0.2µm或更高。
CNC机器可以保持紧密的公差并部分地提供一致的结果。如果给定功能（例如必须完美密封的精确孔）特别关注，则机械师可以花费额外的时间或在不影响其余部分的情况下在该功能上进行额外的整理通行证。
相比之下，注射模压零件完全取决于霉菌的初始精度。经过数千个循环后，工具磨损和轻微的过程变化可以绕过边缘或更改尺寸，并且如果没有昂贵的霉菌调整或次要操作，就无法调整单个零件。
由于CNC零件是直接从数字CAD文件中生产的，因此您可以直接进行设计更改，直到制造开始。在研发和原型制作过程中，这是无价的：工程师可以微调尺寸或测试多个版本而无需额外的成本或浪费的材料。
设计加工零件时，通常建议遵循设计（DFM）原理的设计，以确保功能，准确性和成本效益。幸运的是，当您遵循密钥时，加工零件并不难设计加工设计注意事项以下：
薄壁很容易在加工过程中进行挠度和振动，这可能导致尺寸不准确和表面效果不佳。作为一般指南，金属零件的壁厚应不少于0.8毫米，塑料零件应为1.5毫米。
底切是由于几何形状而导致标准切割工具无法达到的凹入功能。他们需要专门的工具，例如T槽或L形切割机，以及其他机器设置和更换工具。因此，只有在必要时才能在零件的功能中使用底切，例如，当无法通过任何其他方式实现锁定凹槽，键换或汇编功能时。
在设计加工中的底切时，最好将其尺寸用于整个毫米以匹配标准工具尺寸。底切宽度通常在3到40毫米之间，深度最大两倍。
高大，狭窄的突出特征（例如老板或柱子）很难准确地机加工，并且可能导致工具聊天，振动或部分失真。为了保持稳定性和准确性，突出的高度不应超过其宽度的四倍。此外，添加肋骨或圆角可以有效地增强突出的特征并减少应力浓度，从而在加工过程中更稳定。
腔和口袋的宽度不应深，以确保正确的芯片疏散并防止工具偏转。由于末端磨坊具有圆形轮廓，因此内部角始终具有半径 - 因此避免指定完美的内部边缘。
孔通常由钻头或末端磨坊制成。由于钻头有标准尺寸，因此尽可能将孔直径与标准工具匹配。另外，将直径的孔深度限制为四倍，以保持工具稳定性和钻孔精度。
线程可以加工成小尺寸（例如M6及以下），但必须平衡强度和效率。作为指南，使用至少1.5×标称直径的参与长度（最大最大直径为3×直径）。除此之外，额外的线程增加了加工时间和工具磨损，而无需大量承载益处。
零件的大小必须适合加工设备的功能。对于大多数铣削操作，典型的部分尺寸不得超过400×250×150 mm。较大的零件可能需要高级垂直或水平加工中心。某些5轴铣床可以处理最多1000×1000毫米甚至更大的组件。对于标准转弯过程，最大可行尺寸约为Ø500mm×1000毫米。
最小零件尺寸通常受工具直径和机器精度的限制。例如，如果功能小于工具本身，则无法将其加工。在标准机器上，最小特征尺寸通常从0.5 mm到1毫米。对于极小的零件，可能需要微型隔离设备或超精确过程才能实现所需的几何形状。
加工零件可以由多种材料制成。您选择的CNC加工材料会影响机械性能，例如强度，重量和耐腐蚀性，以及加工特性，例如切割速度，工具磨损和表面饰面。较软的材料更容易切割，但可能会变形；较硬的材料需要较慢的供稿和专业工具。
以下是一些用于加工零件的一些材料：
可以将各种后处理选项应用于加工零件，以改善表面纹理，外观和性能。以下是CNC生产部件的常见表面饰面：
加工公差是范围偏差的允许范围，显示成品零件可能与其标称设计维度有所不同。公差越严格，加工精度越高，制造业难度和成本就越大。需要精确拟合或关键功能的组件需要严格的公差，而非关键部件可以使更宽松，更具成本效益的公差。
有几种用于机械公差的国际标准，ISO 2768是采用最广泛的国际标准之一。该标准为线性和角度的尺寸提供了一般的度量公差（以毫米为单位），而无需个人公差规格。它将公差分为四个年级，并帮助制造商降低歧义，保持一致性并优化生产成本。请参阅下面的表：
| MM的基本尺寸范围 | MM允许的偏差 | |||
| f（罚款） | M（培养基） | C（粗） | V（非常粗糙） | |
| 0.5最多3 | ±0.05 | ±0.1 | ±0.2 | - |
| 超过3到6 | ±0.05 | ±0.1 | ±0.3 | ±0.5 |
| 超过6到30 | ±0.1 | ±0.2 | ±0.5 | ±1.0 |
| 超过30到120 | ±0.15 | ±0.3 | ±0.8 | ±1.5 |
| 超过120多到400 | ±0.2 | ±0.5 | ±1.2 | ±2.5 |
| 超过1000多个 | ±0.3 | ±0.8 | ±2.0 | ±4.0 |
| 到2000年以上超过1000 | ±0.5 | ±1.2 | ±3.0 | ±6.0 |
| 超过2000多达4000 | - | ±2.0 | ±4.0 | ±8.0 |
根据ISO 2768标准，线性维度的公差类名称
| 毫米的基本尺寸范围（相关角度的较短一侧） | 允许的偏差，以分钟数和分钟 | |||
| f（罚款） | M（培养基） | C（粗） | V（非常粗糙） | |
| 最多10 | ±1º | ±1º | ±1º30 | ±3º |
| 超过10到50 | ±0º30 | ±0º30 | ±1º | ±2º |
| 超过50到120 | ±0º20' | ±0º20' | ±0º30' | ±1º |
| 超过120多到400 | ±0º10' | ±0º10' | ±0º15' | ±0º30' |
| 超过400 | ±0º5' | ±0º5' | ±0º10' | ±0º20' |
角度/角度的一般公差
加工跨行业用于生产精确，耐用的组件，例如阀体，齿轮，住房，紧固件和括号 - 原型制作和全尺度生产。以下是使用加工零件的关键行业：
航空航天行业需要符合最高性能和安全标准的加工零件。这些组件必须承受极端压力，温度变化和机械载荷，同时保持最小的重量。 CNC加工支持该领域所需的复杂几何形状和微观级别的公差。
典型应用：
在医疗设备制造中，精度和生物相容性至关重要。 CNC加工可以生产具有光滑饰面和紧密公差的高准确零件，适用于植入物和高性能手术仪器。它还支持各种经过认证的医学级材料。
典型应用：
CNC加工被广泛用于汽车工程中，以生产用于传动系统，动力系统和底盘组件的可靠的高强度组件。加工允许在性能调整和原型制作中快速迭代，同时支持精确机械零件的大规模生产。
典型应用：
在电子行业中，组件必须既紧凑又可靠。 CNC加工用于生产具有较高尺寸精度和出色表面饰面的外壳，冷却结构和连接器外壳，通常用于低量生产。
典型应用：
加工组件也广泛用于防御，机器人技术，可再生能源和工业设备。它们的强度，精度和可靠性使它们非常适合在机械应力，热变化和恶劣条件下运行的高性能零件。
从整体产品质量和设计准确性到更紧密的公差和专业材料的细节，选择正确的加工零件供应商对于项目成功至关重要。在本节中，我们概述了评估CNC加工供应商时要考虑的一些关键因素：
为了确保更顺畅的协作：
Chiggo是可靠的合作伙伴CNC加工服务对于您的快速原型制作和按需加工零件的需求。凭借各种行业的丰富经验，我们了解速度和精度的重要性。
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轴承是支撑和引导旋转或移动部件（例如轴）的机械部件。它减少了摩擦并允许更平稳的旋转，从而降低了能耗。轴承还将载荷从旋转元件传递到外壳或框架，并且该载荷可以是径向的、轴向的或两者的组合。此外，轴承将零件的运动限制在预定方向，确保稳定性和精度。
当工程师谈论“压力”时，它们的意思与考试焦虑或工作压力截然不同。在这里，压力是材料中每单位区域的内力。伸展橡皮筋或在拔河船上拉绳子，您会看到拉伸压力在作用中，这种压力使材料在负载下伸长。 在本文中，我们解释了什么是拉伸应力，它与压力应力和拉伸强度，关键公式以及chiggo如何将这些考虑因素纳入现实世界制造业的方式有何不同。 什么是拉伸压力？ 拉伸压力描述了当您尝试将其拉开时材料的反应。它导致材料沿施加载荷的轴伸长。正式地，它被定义为施加的力除以垂直于该力的横截面区域。 拉伸应力与压力应力 拉伸应力与压缩应力相反。当力起作用伸展或延长物体时，会发生拉伸应力，而当力挤压或缩短后，会发生压力。想象一下坚固的金属条：两端拉动，并且会遇到拉伸压力，略微拉长。将两端推动，好像试图沿其长度粉碎它，并且棒会遇到压力，缩短或凸起。 这些应力也可以同时在结构的不同部分发生。例如，当人或机器在混凝土地板板上移动时，平板的顶部表面被推入压缩，而底部表面则以张力拉伸。如果底部的拉伸应力太高，则可能会出现裂缝 - 这就是为什么工程师将钢筋放在那里抵抗张力的原因。 拉伸应力与拉伸强度 拉伸应力材料在给定时刻所经历的负载是每单位面积的力。它会根据施加力而升高和下降。抗拉强度相比之下，是固定材料的特性，它是材料在产生或断裂之前可以应付的最大拉伸压力。 实际上，工程师不断比较两者。如果零件中的实际拉伸应力保持在其拉伸强度以下，则该零件将略微伸展但保持完整。如果压力超过强度，则会发生故障。这就是为什么设计始终包括安全余量，确保现实压力远低于所选材料的已知强度的原因。 拉伸应力公式 拉伸时，拉伸应力在其拉伸时测量内力。它以一个简单的公式计算： σ= f / a 在哪里： σ=拉伸应力（在Pascals，MPA或PSI中） F =施加力（纽顿或磅） a =横截面区域（以mm²或英寸为单位） 这个方程告诉我们拉力的集中力量。较高的负载或较小的横截面会产生较高的应力。例如，悬浮在细线上的相同重量会产生比厚电缆上的压力要大得多。这就是为什么工程师大小的电缆，杆或横梁以保持压力远低于所使用材料的安全限制的原因。 但是，尽管这种公式给了我们压力的数值，但并未揭示材料本身将如何响应。它会突然突然折断，永久弯曲还是弹簧回到原始形状？为了回答这一点，工程师依靠压力 - 应变曲线。 了解应力应变曲线 为了创建应力 - 应变曲线，将测试标本（通常是Dogbone形）放置在拉伸测试机中。机器握住各端，并逐渐将它们拉开，将样品拉伸至破裂。在此过程中，连续测量施加的应力和所得应力（相对于原始长度的长度变化）。 将结果用X轴的应变绘制，并在Y轴上的应力。在此曲线上，可以识别几个关键点： 弹性区域 起初，压力和应变是成比例的。这是弹性区域，其中胡克定律适用（σ=e猛）。该线性部分的斜率是弹性模量（Young的模量），一种刚度的度量。在该区域中，一旦卸下负载，材料将返回其原始形状。 产量点 随着加载的增加，曲线从直线偏离。这是产量点，弹性行为结束，塑性（永久）变形开始。除此之外，即使卸下负载，材料也不会完全恢复其原始形状。 终极拉伸强度（UTS） 曲线持续向上进入塑料区域，达到峰值。这个最高点是最终的拉伸强度（UTS），它代表材料在颈部（局部变薄）开始之前承受的最大压力。 断裂点 在UTS之后，曲线随着样品颈的倾斜而向下倾斜，无法再承担那么多的负载。最终，材料在断裂点断裂。对于延性材料，由于颈部，骨折的应力通常低于UTS。对于脆性材料，裂缝可能会突然发生在弹性极限附近，而塑性变形很小。 拉伸压力的实际应用 在材料被拉，悬挂或拉伸的任何情况下，拉伸压力决定了它是否可以安全地承担负载或是否会失败。以下是一些关键应用程序和示例： 桥梁和建筑 想想悬挂桥，例如金门桥 - 悬挂在塔之间的巨大钢电缆处于恒定的拉伸压力下，支撑道路和车辆的重量。工程师为这些电缆选择高强度的钢，以便他们可以处理重负荷以及诸如风或地震等额外的力量而不会失败。现代建筑也巧妙地使用了紧张。例如，在预应力的混凝土中，钢质肌腱被嵌入并拉伸，以便梁可以安全地处理载荷。 电缆，绳索和链条 许多日常系统还直接依赖拉伸压力。以电梯为例：其钢电缆处于恒定的张力，不仅承载汽车的重量，而且还带有加速或停止时的额外力。起重机以相同的原理运行，使用高应答电缆安全地抬起和移动重载。即使在像吉他这样简单的东西中，拉伸压力也会发挥作用 - 越紧手起来钉子，琴弦的张力越大，这会使音高提高，直到推到太远的话，琴弦最终会破裂。 机器和螺栓 在机械工程中，拉伸应力同样重要。通过稍微拉伸飞机或汽车发动机工作中的螺栓和螺钉 - 由此产生的拉伸应力会产生将零件固定在一起的夹紧力。如果螺栓的压力过高（拧紧时扭矩过多或使用过多的负载），它可能会产生和失败，可能导致机器分开。这就是为什么螺栓通过表明其产量和拉伸强度的等级进行评分的原因，以及为什么将临界螺栓拧紧到指定的紧张局势的原因。 […]
剪切模量，有时称为刚性模量，是一种基本材料特性，可在受剪切力时测量材料的刚性。用日常的话来说，它描述了一种物质在与另一部分平行滑动时塑造变化的耐药性。在本文中，我们将解释什么是剪切模量，计算方式以及与其他弹性模量的比较以及现实世界工程示例的比较。 什么是剪切模量？ 在图中，将块固定在底部，同时平行于顶表面施加力F。该力导致水平位移ΔX，块变形为倾斜的形状。倾斜角θ表示剪切应变（γ），它描述了形状的变形程度。 剪切应力（τ）是施加的力除以表面积A的作用：力的作用： τ= f / a 剪切应变（γ）是水平位移与块高度的比率： γ=ΔX / L（对于小角度，弧度中的θ≈γ） 剪切模量（g）有时用μ或s表示，可以测量材料对这种类型的失真的耐药性。它被定义为剪切应力与剪切应变的比率： g =τ /γ=（f / a） /（Δx / l）=（f·l） /（a·Δx） 在SI系统中，剪切模量的单位是Pascal（PA），它等于每平方米牛顿一个（N/m²）。由于Pascal是一个很小的单元，因此实心材料的剪切模量通常很大。因此，工程师和科学家通常在Gigapascals（GPA）中表达G，其中1 GPA =10⁹PA。 剪切模量值 下表显示了常见材料的典型剪切模量值： 材料剪切模量（GPA）铝26–27黄铜35–41碳钢79–82铜44–48带领5–6不锈钢74–79锡〜18钛（纯）41–45具体的8–12玻璃（苏打石）26–30木材（道格拉斯冷杉）0.6–1.2尼龙（未填充）0.7–1.1聚碳酸酯0.8–0.9聚乙烯0.1–0.3橡皮0.0003–0.001钻石480–520 这些数字显示了刚性有多少材料。金属倾向于在数十千兆内的剪切模量。陶瓷和玻璃的范围相似，而混凝土却低一些。塑料通常大约1 GPA或更少。甚至更柔软的是橡胶和弹性体，仅在巨型范围内具有剪切模量。在最顶部，钻石达到了数百个千斤顶，是最僵硬的材料之一。 具有高剪切模量的材料强烈抵抗变形或扭曲。这就是为什么钢和钛合金在桥梁，建筑物和飞机框架等结构中至关重要的原因。它们的刚度可防止横梁和紧固件在重载下弯曲或剪切。玻璃和陶瓷虽然脆弱，但也受益于相对较高的模量。它可以帮助他们在镜头和半导体晶圆等应用中保持精确的形状。钻石具有很高的剪切模量，即使在大力下，也几乎没有弹性应变。这就是为什么钻石切割工具保持锋利的原因。 另一方面，当灵活性是一个优势时，选择具有低剪切模量的材料。橡胶和其他弹性体用于振动阻尼器，密封件和地震底座隔离器，因为它们的柔软度使它们可以轻松剪切并吸收能量。聚合物（例如聚乙烯或尼龙）在柔韧性和强度之间取得了平衡，这就是为什么它们被广泛用于轻质结构和耐冲击的部分。即使是木材等天然材料也会显示出强烈的方向差异：在整个谷物上，其剪切模量也远低于其沿谷物，并且建筑商需要考虑到这一点，以免在剪切力下裂开。 剪切模量计算 可以使用不同的测试方法来确定剪切模量G，并且选择取决于材料以及您是否需要静态还是动态值。对于金属和其他各向同性固体，一种常见的方法是在杆上或薄壁管上进行静态扭转测试。扭转角与施加扭矩的斜率给出了G。ASTME143指定了结构材料的室温程序。 对于动态测量，可以使用扭转摆：测量样品 - 质量系统的振荡周期，并将其与（复杂的）剪切模量相关联。 ASTM D2236是描述这种塑料方法的旧标准。 对于纤维增强的复合材料，使用V-网状方法（例如ASTM D5379（iosipescu））和ASTM D7078（V-Notched Rail剪切）获得了平面内剪切模量。 ASTM D4255（轨道剪切）也广泛用于聚合物矩阵复合材料。 请注意，ASTM A938是用于评估扭转性能的金属线的扭转测试（例如延性）；它不是确定G的标准方法。 有时G不会直接测量G，而是根据其他数据计算得出的。用于各向同性材料杨的模量e和泊松的比例ν， g = e 2 （（ 1 + […]
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